生态文明视角下环首都区域土地利用结构优化研究

摘要 以土地生态承载力评价为基础，以环首都县域层面为研究主体，运用多目标规划模型，综合考虑经济社会和生态效益，对环首都区域土地利用结构进行优化。结果表明，2018年环首都区域13县（市、区）的土地生态承载力综合指数介于0.2～0.5，土地生态承载力水平较低，需要分区域进行土地利用结构优化；优化过程中，I区、Ⅱ区以生态效益优先为目标构建优化模型，Ⅲ区、IV区以经济和生态效益并重为目标构建优化模型，最终得到环首都4个区域的优化方案。该方案可实现环首都区域的经济与生态协调发展，对京津冀地区生态文明建设和可持续发展具有指导意义。

关键词 生态文明；土地生态承载力；土地利用结构优化；多目标规划模型；环首都区域

中图分类号 F 301.24  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2023）01-0072-07

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.01.016

Research on the Optimization of Land Use Structure in the Region Around the Capital from the Perspective of Ecological Civilization

DU Sheng-nan， GUO Ai-qing

（College of Land Science and Spatial Planning， Hebei GEO University， Shijiazhuang，Hebei 050031）

Abstract Based on the evaluation of land ecological carrying capacity， the land use structure of the region around the capital was optimized by taking the county level around the capital as the research subject， using the multi-objective planning model， and comprehensively considering the economic， social and ecological benefits.The results showed that in 2018， the comprehensive index of land ecological carrying capacity of 13 counties （cities， districts） in the region around capital was 0.2 - 0.5， the level of land ecological carrying capacity was relatively low， which was necessary to optimize the land use structure according to different regions.In the optimization process， areas I and Ⅱ built optimization models of land use structure with the goal of giving priority to ecological benefits， and areas Ⅲ and IV built optimization models land use structures with equal emphasis on economic and ecological benefits. In the end， the optimization schemes of the four areas around the capital were obtained. These schemes can realize the coordinated economic and ecological development of the region around the capital， and have guiding significance for the construction of ecological civilization and sustainable development in the Beijing-Tianjin-Hebei region.

Key words Ecological civilization;Land ecological carrying capacity;Optimization of land use structure;Multi-objective planning model;Region around the capital

基金项目 国家重点研发计划项目（2019YFC0507805）。

作者简介 杜胜男（1998—），女，河北张家口人，硕士研究生，研究方向：土地经济与管理。通信作者，教授，硕士，硕士生导师，从事可持续发展、土地评估等方面的教学与科研工作。

收稿日期 2022-03-06；修回日期 2022-04-06

生态文明是人类社会经历了农业文明和工业文明后进入的更高水平的发展阶段［1］，它追求人与自然和谐相处，强调资源节约和环境保护。中共十九届四中全会提出建立高度协调的生态文明体系，开辟经济与生态环境协调发展的新道路，实现建设美丽中国的新目标［2］。环首都区域城市化进程的加快和经济的飞速发展对生态环境造成了巨大的压力，成为制约京津冀地区可持续发展进程的“短板”［3］，然而生态文明建设是应对目前我国资源环境生态约束、实现经济社会可持续发展的必然选择［4］。因此，解决该区域人地矛盾、进行土地利用结构优化对统筹区域协调发展、推进生态文明建设具有重要意义和实用价值。

土地利用结构优化是以一个地区土地利用的综合效益最大化为目标，在数量上调整各类用地的比例，在空间上保持良性的土地系统循环，从而实现土地供需平衡［5］。国内外研究学者多从生态绿当量［6-7］、生态足迹［8-9］、土壤生态指数［10］、碳排放［11-12］、土地生态安全［13］以及建立多目标规划模型［14-15］等视角进行土地利用结构优化，而对于协调人地关系的有效理论——土地生态承载力研究较少。因此该研究从生态文明角度出发，构建具有生态文明内涵及特征的土地生态承载力指标体系，对2018年环首都区域13个县（市、区）的土地生态承载力进行评价，分析该区域的生态环境状况，再按其综合指数大小和地区概况进行区域划分；在此基础上，运用多目标规划模型，制定符合该区域经济与生态协调发展的优化目标，对环首都区域进行土地利用结构优化，以期为环首都区域土地资源的合理开发利用提供科学依据，也为类似地区的土地利用结构优化提供参考。

1 资料与方法

1.1 研究区概况

环首都区域是指北京周边的隶属于河北省4个地级市的部分县区所组成的区域，包括廊坊、保定、张家口和承德的13个县（市、区），其各县（市、区）的地形地貌存在着较大的差异（图1）。涿州市、固安县、廊坊市区（包含安次区和广阳区）分布在南部地区，地势起伏较小，地处华北平原；涞水县、赤城县、涿鹿县和怀来县分布在西部海拔较高地区，地形大部分是山地、丘陵和沟壑等，地势起伏较大；兴隆县、滦平县和丰宁满族自治县分布在北部坝上地区，森林面积较多，但是生态环境状况比较严峻，地理条件也较恶劣；香河县、大厂回族自治县和三河市分布在东部地区，地形平坦，多为平原，发展较好。以新兴产业为主导的环首都区域总土地面积为30 251.69 km2，占河北省面积的16.02%，是北京市的1.84倍。

截至2018年底，环首都区域的国内生产总值为2 987.95亿元，占河北省国内生产总值的9.20%，除了涞水县、涿鹿县和赤城县外的10个县（市、区）的国内生产总值均超过了100亿元，涿州市、三河市和廊坊市区的国内生产总值均超过了300亿元，廊坊市区甚至达700亿元，可见环首都各县（市、区）经济发展相差悬殊。除此之外，环首都区域的农民

人均可支配收入也呈两极分化的态势。三河市、涿州市

和香

河县的农民人均可支配收入在13个县（市、区）中位列前3名，分别为19 122、18 398和180 042元，其中三河市的农民人均可支配收入是丰宁满族自治县的2倍以上。

1.2 数据来源

土地生态承载力指标数据主要来自2015—2019年的《中国县域统计年鉴》《中国城市建设统计年鉴》《河北经济年鉴》《廊坊经济统计年鉴》《保定经济统计年鉴》《张家口经济年鉴》《承德统计年鉴》和各个地级市统计局中的年报，通过直接或间接换算可得，部分指标数据不同来源存在差异以年鉴为准。各类土地面积数据主要从各市地图的遥感影像中提取得到。

1.3 研究方法

1.3.1 环首都区域土地生态承载力评价。

1.3.1.1

评价指标体系的建立。该研究基于相关研究成果［16］，并结合环首都区域的实际情况，紧扣生态文明特征及内涵从生态负荷、生态保护、生态功能和生态经济等方面共选取17个评价指标。由于各指标对于土地生态承载力的影响效果不同，所以将指标分为正向指标和负向指标；正向指标数值越大，说明评价区域土地生态承载力水平越高；负向指标数值越大，说明评价区域土地生态承载力水平越低［17］，最后设计出环首都区域土地生态承载力评价指标体系，见表1。

1.3.1.2

指标标准化处理。该研究采用极差标准化法［18］对指标进行标准化处理，确定了环首都区域13个县（市、区）各个指标的标准化值，即运用公式（1）和公式（2）来确定正负向指标的标准化值。

正向指标：Yj=Xij-min（Xj）max（Xj）-min（Xj）（1）

负向指标：Yj=max（Xj）-Xijmax（Xj）-min（Xj）（2）

式中，Yj为第j个指标标准化值（j=1，2，…，17）；Xij为第i（i=1，2，…，5）年第j个指标的数值；max（Xj）为实测最大值；min（Xj）为实测最小值。

1.3.1.3

指标权重的确定。为指标设定权重是指标体系评估过程中的关键步骤，指标的权重表明指标在评估体系中的重要性和贡献性，这直接影响评估的最终结果。设定权重的方法有很多，该研究采用AHP层次分析法［19］来确定各指标的权重，此法是专家在主观上对权重进行设定的方法，其原理是依据专家对此方面研究的经验，判断出两项因素之间谁比较重要，从而进行打分。打分过程中，为了排除可能存在的权威干扰以及集中专家们的智慧，专家之间不得相互讨论［20］。运用AHP层次分析法，最终得到17个土地生态承载力评价指标的权重（表2）。

1.3.1.4

土地生态承载力测算。采用综合指数法构建指数公式和评价标准，利用公式（3）得出2018年环首都区域13县（市、区）的土地生态承载力综合指数。

Aj=nj=1（Yj×Wj）（3）

式中，Aj为土地生态承载力；Yj为第j个指标标准化值（j=1，2，…，17）；Wj为第j个指标的权重。

1.3.2 环首都区域土地利用结构优化模型构建。

（1）土地经济效益目标函数。在土地利用结构优化过程中，经济效益对土地利用具有重要的作用。具体函数如下［21］：

F1（x）=8i=1（ei×xi）→Max （i=1，2，…，8）（4）

式中，F1（x）为土地经济效益（万元）；ei为目标年某类用地单位面积的经济产出（万元/hm2）；xi为某类用地的面积（hm2）。